[發明專利]一種感潮水源抑咸避咸調控系統

有效

• 申請號: 202110368138.7
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113031667B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 孫志林;種琳;范磊磊;沈云澤;孫志鋒;鄭榕
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D11/13
• 分類號: G05D11/13;C02F1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種感潮水源抑咸避咸調控系統，其特征在于，該系統包括水沙鹽同步監測模塊、水沙鹽耦合數值預報模塊、泄水抑咸調度模塊和蓄淡避咸調控模塊；

所述水沙鹽同步監測模塊通過若干水位、濁度和電導率實時監測裝置自動采集感潮水源地的水位、濁度和電導率并傳輸數據，并根據濁度計算含沙量，再根據此含沙量對鹽度進行修正，得到修正的鹽度；通過下式將濁度轉換為含沙量C

C＝a+bTu+cTu²

其中，Tu為濁度；a、b、c為率定常數；

通過下述鹽度修正模型對基于電導率的鹽度進行含沙量修正

其中，S為修正鹽度；S_c為電導率鹽度；α、β為常數；

所述水沙鹽耦合數值預報模塊將實時的水位、含沙量和修正的鹽度輸入潮流-鹽度-泥沙耦合模型，預測未來某時段的感潮水源地的水位、含沙量和鹽度，并得到水源地的鹽水入侵規律；

所述泄水抑咸調度模塊根據預測得到的鹽水入侵規律，制定水源地的上游水庫泄水抑咸調度方案；

所述蓄淡避咸調控模塊根據計算得到的修正的鹽度，判斷水源地的鹽度是否達標，如果達標，則水廠可從感潮水源地實時取水；根據水源地的下游水庫的水位、預報的未來每日設定間隔的感潮水源地的鹽度，確定感潮水源地輸送到下游水庫的水量。

2.根據權利要求1所述的感潮水源抑咸避咸調控系統，其特征在于，所述水沙鹽同步監測模塊包括水位儀、電導率儀、濁度儀和數據處理單元，所述水位儀、電導率儀、濁度儀在感潮水源地設定站點自動、實時采集數據，并發送給所述數據處理單元，所述數據處理單元根據濁度計算含沙量，再根據此含沙量對鹽度進行修正，得到修正的鹽度，并將水位、修正的鹽度和含沙量數據存儲在數據庫中。

3.根據權利要求1所述的感潮水源抑咸避咸調控系統，其特征在于，所述水沙鹽耦合數值預報模塊將數據庫存儲的實時的水位、含沙量和修正的鹽度輸入模型，并給定水位、含沙量和鹽度的模型邊界條件，求解如下的潮流-鹽度-泥沙耦合模型，預測未來某時段的感潮水源地的水位、含沙量和鹽度：

其中，ρ＝ρ₀+(ρ_s/ρ₀-1)S+(ρ_c/ρ₀-1)C將水體、鹽度和泥沙耦合起來；ρ為密度；t為時間；V為流速；f為單位質量力；ρ₀為水的密度；ρ_s為鹽的密度；ρ_c為泥沙密度；μ為粘滯系數；μ_t為渦動粘滯系數；Φ為S和C構成的向量；Φ_ω沉降通量；Z為水位；g為重力加速度；ρgZ為表面力，ρ隨時間和空間而變，為斜壓，D為擴散系數。

4.根據權利要求1所述的感潮水源抑咸避咸調控系統，其特征在于，所述上游水庫泄水抑咸調度方案包括日下泄流量表，上游水庫按不小于該表給定的流量值進行調度，使得感潮水源地鹽度即使在大潮或枯水期間也能保證每天在設定時間段內達標。

5.根據權利要求1所述的感潮水源抑咸避咸調控系統，其特征在于，所述蓄淡避咸調控模塊對下游水庫進行蓄淡避咸自動調度控制，具體為：根據預報的鹽度確定第k日感潮水源地淡水時段T^k，若感潮水源地的取水口氯度達標，則開啟水泵向下游水庫輸水；反之則關閉水泵。

6.根據權利要求5所述的感潮水源抑咸避咸調控系統，其特征在于，通過多泵輪啟調控m個水泵，在T^k時段內開啟其中n_k個水泵為水庫補充水量，

W＝W₀-W_c

W_c＝pZ_k+q

其中，W₀為下游水庫的庫容，W_c為第k日下游水庫的現存水量，W為下游水庫所需水量，Q_T為相應補水流量，Q₀為每個水泵的額定流量，p、q為常數，Z_k為第k日下游水庫的水位。

7.根據權利要求6所述的感潮水源抑咸避咸調控系統，其特征在于，所述多泵輪啟為按照一定次序輪流開啟水泵，避免同一水泵持續運作，保證抽水量的同時減少水泵的消損；設水泵編號為1,2,…,m，若第k日使用的最后一臺泵序號為j,則第k+1日使用的泵序號為j+1～j+n(k+1)或j+1～j+n(k+1)-m。